帶壓開孔機(jī)硬質(zhì)合金刀具涂層介紹

帶壓開孔機(jī)硬質(zhì)合金刀具涂層介紹

硬質(zhì)合金是由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。帶壓開孔機(jī)的重要組成部件就是使用了硬質(zhì)合金，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道進(jìn)行帶壓開孔。硬質(zhì)合金技術(shù)自從二十世紀(jì)六十年代以來，經(jīng)過了近半個(gè)世紀(jì)的的發(fā)展，刀具表面涂層技術(shù)已經(jīng)成為提升刀具性能的主要方法。刀具表面的涂層，主要通過提高刀具表面硬度，熱穩(wěn)定性，降低摩擦系數(shù)等方法來提升切削速度，提高進(jìn)給速度，從而提高切削效率，并大幅提升刀具壽命。

一、硬質(zhì)合金的涂層工藝

一般來說，硬質(zhì)合金的刀具涂層技術(shù)通?？煞譃榛瘜W(xué)氣相沉積和物理氣相沉積兩大類。

1．CVD技術(shù)（化學(xué)氣相沉積）被廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具的表面處理。CVD的技術(shù)具有很好的耐磨性（涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度較高，薄膜厚度較厚，可達(dá)7～9μm）。并且可實(shí)現(xiàn)單成份單層及多成份多層復(fù)合涂層的沉積，是在常壓或負(fù)壓的沉積系統(tǒng)中，將純凈的H2、CH4、N2、TiCl4、 AlCl3、CO2等氣體或蒸氣，按沉積物的成分，將其中的有關(guān)氣體，按一定配比均勻混合，依次涂到一定溫度(一般為1000℃～1050℃)的硬質(zhì)合金 刀片表面，即在刀片表面沉積TiC、TiN、Ti(C，N)或Al2O3或它們的復(fù)合涂層。但CVD工藝溫度高，容易造成刀具材料抗彎強(qiáng)度下降；涂層內(nèi)部呈拉應(yīng)力狀態(tài)，易導(dǎo)致刀具使用時(shí)產(chǎn)生微裂紋；同時(shí)，CVD工藝排放的廢氣、廢液會(huì)造成較大環(huán)境污染。為解決CVD工藝溫度高的問題，低溫化學(xué)氣相沉積（PCVD），中溫化學(xué)氣相沉積（MT-CVD）技術(shù)相繼開發(fā)并投入實(shí)用。目前，CVD（包括MT-CVD）技術(shù)主要用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的表面涂層，涂層刀具適用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。

2、PVD技術(shù)主要應(yīng)用于帶壓開孔刀整體硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具的表面處理。與CVD工藝相比，PVD工藝溫度低（最低可低至80℃），在600℃以下時(shí)對(duì)刀具材料的抗彎強(qiáng)度基本無影響；薄膜內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力，更適于對(duì)硬質(zhì)合金精密復(fù)雜刀具的涂層；PVD工藝對(duì)環(huán)境無不利影響。PVD涂層技術(shù)已普遍應(yīng)用于硬質(zhì)合金鉆頭、銑刀、鉸刀、絲錐、異形刀具、焊接刀具等的涂層處理。

物理氣相沉積（PVD）在工藝上主要有以下兩種方式

（1）陰極弧物理蒸發(fā)（ARC） 真空陰極弧物理蒸發(fā)過程是使用將高電流，低電壓的電弧激發(fā)于靶材之上，并產(chǎn)生持續(xù)的金屬離子。被離化的金屬離子以60～100eV平均能量蒸發(fā)出來形成高度激發(fā)的離子束，在含有惰性氣體或反應(yīng)氣體的真空環(huán)境下沉積在被鍍的硬質(zhì)合金表面。真空陰極弧物理蒸發(fā)靶材的離化率在90%左右，所以與真空磁控離子濺射相比，沉積薄膜具有更高的硬度和更好的結(jié)合力。但由于金屬離化過程非常激烈，會(huì)產(chǎn)生較多的有害雜質(zhì)顆粒，涂層表面較為粗糙。

（2）磁控離子濺射（SPUTTERING） 真空磁控離子濺射過程中，氬離子被被加速打在加有負(fù)電壓的陰極（靶材）上。離子與陰極的碰撞使得靶材被濺射出帶有平均能量4～6eV的金屬離子。這些金屬離子沉積在放于靶前方的被鍍的硬質(zhì)合金上，形成涂層薄膜。由于金屬離子能量較低，涂層的結(jié)合力與硬度也相應(yīng)較真空陰極弧物理蒸發(fā)方式差一些，但由于其表面質(zhì)量?jī)?yōu)異被廣泛應(yīng)用于有表面功能性和裝飾性的涂層領(lǐng)域中。